Herramientas de modelado de pérdidas de absorción para comunicaciones de drones en la banda de terahercios

Área de la Ciencia:

• Comunicación inalámbrica
• Física de la atmósfera
• Propagación de las ondas electromagnéticas

Sus antecedentes:

• Las frecuencias de terahercios (THz) son cruciales para los sistemas inalámbricos de próxima generación, incluidas las comunicaciones con drones.
• El modelado preciso de la pérdida de absorción molecular es esencial para el diseño fiable del sistema THz.
• Los modelos existentes requieren una comparación exhaustiva para las aplicaciones de drones THz.

Objetivo del estudio:

• Comparar cuatro herramientas de modelado de pérdidas de absorción molecular ampliamente utilizadas para las comunicaciones de drones en banda THz.
• Evaluar el rendimiento del modelo en diversos escenarios de comunicación (horizontal y vertical) y condiciones atmosféricas.
• Evaluar la precisión de un modelo analítico simple con respecto a las herramientas establecidas.

Principales métodos:

• Comparación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) -R P.676, Modelo de transferencia radiativa línea por línea (LBLRTM), Modelo atmosférico (AM) y HITRAN en la Web (HotW).
• Simulación de los datos de pérdida de trayectoria utilizando el estándar estadounidense de 1976 y los perfiles atmosféricos tropicales.
• Análisis de los enlaces de comunicación horizontales y verticales a diferentes altitudes, frecuencias y distancias.
• Validación de un modelo analítico simple mediante el ajuste de datos de la UIT, LBLRTM y AM.

Principales resultados:

• Se observó una alta consistencia entre las cuatro herramientas de modelado de pérdida de absorción molecular para las comunicaciones de drones en banda THz.
• Las diferencias de predicción de pérdida de trayectoria aumentaron significativamente en los escenarios de comunicación vertical en comparación con los horizontales.
• El modelo analítico simple mostró una precisión razonable en la predicción de la pérdida de trayectoria basada en los datos de las herramientas comparadas.

Conclusiones:

• El estudio ofrece una comparación exhaustiva de los principales modelos de pérdida de absorción molecular THz para aplicaciones de drones.
• Los hallazgos destacan la importancia de considerar la geometría de la comunicación (horizontal frente a vertical) y las condiciones atmosféricas para una predicción precisa de la pérdida de trayectoria.
• El modelo analítico validado ofrece una alternativa potencialmente más sencilla para los análisis de comunicaciones de drones THz específicos.